Fases a seguir en el desarrollo de la modelización de un acuífero con Visual Modflow

Fases a seguir en el desarrollo de la modelización de un acuífero con Visual Modflow

Cuando un profesional se plantea hacer un modelo de simulación de flujo subterráneo, en primer lugar hay que esquematizar qué es lo que debemos hacer y cuál es el orden. A continuación se exponen las distintas fases que conlleva su creación:

Fase 0. DATOS DE PARTIDA

Corresponde a la fase inicial de recopilación de datos del acuífero a modelar, lo que incluye: mapas y cortes geológicos, series temporales de precipitación y temperatura de la zona, datos hidrológicos de los materiales que lo constituyen, propiedades hidrogeológicas de los mismos e inventario de los puntos de agua existentes en el acuífero a ser posible con el máximo detalle.

Fase 1. GENERACIÓN DEL MODELO CONCEPTUAL

En esta fase tratamos de plasmar, dentro de la aplicación,  toda la información recogida en la fase anterior. Para ello habrá que seguir los siguientes pasos:

  1. DEFINIR GEOMETRÍA DEL ACUÍFERO. Concretar los límites del acuífero tanto en planta como en perfil. Quedará delimitado por una malla de celdas o rejilla con celdas activas e inactivas, un número de capas y una  topografía de techo y muro de cada una de ellas.

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  1. ESTABLECER LAS CONDICIONES DE CONTORNO O LÍMITES. Es decir, definir la relación del sistema acuífero con el exterior. Los tipos de límites en el interior del modelo que ofrece la aplicación son los siguientes:
    • Dren (DRN)
    • Río (RIVER)
    • Lago (LAKE)
    • Nivel constante (CONSTANT HEAD)
    • Nivel general (GENERAL HEAD)
    • Corriente (STREAM)
    • Barrera (WALL)

La parte superior del modelo también estará condicionada por dos tipos de límites:

  • Recarga (RCH)
  • Evapotranspiración

Para la parte superior normalmente se asigna  en único límite, la recarga, que se obtiene tras establecer el balance de Thornthwaite del suelo a partir de series de precipitación, temperatura y P0, quedando así incluido el parámetro de evapotranspitación.

  1. ASIGNAR PROPIEDADES. Es decir, definir unos valores iniciales de:
    • Conductividad (K)
    • Coeficiente de Almacenamiento (S)
    • Porosidad
    • Niveles Iniciales

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  1. INCLUIR POZOS. Del inventario de puntos de agua recogido, se extraerá toda la información existente relacionada con:
    • Sondeos de explotación. Bombeos
    • Puntos de observación. Piezómetros

Lo que incluye: situación, profundidad, niveles medidos, caudal de extracción, etc…

Fase 2. AJUSTE DEL MODELO

Una vez incorporados todos los datos de partida en el modelo, habrá que llevar a cabo la calibración del mismo. Se trata de ajustar los valores resultantes de la simulación con los datos reales.

Para ello, se modificará probablemente la distribución y los valores de las propiedades asignadas inicialmente en el modelo conceptual (Fase1) hasta conseguir el mejor ajuste.

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Hay que tener en cuenta que un modelo es una aproximación a la realidad y pueden existir distintas combinaciones de valores en los parámetros hidrogeológicos (K, S) que arrojen un mismo resultado (nivel piezométrico).

Fase 3. ANÁLISIS DE RESULTADOS

Una vez que se valida el ajuste, es el momento de analizar los resultados.

  1. BALANCES HÍDRICOS. Se pueden observar con distintas opciones tanto de forma gráfica como numérica, periodo a periodo y también de manera global.
    Para exportar y tratar el conjunto de datos habrá que hacerlo desde graph/mass balance/flow/time series/export data o graph/zone Budget /flow/ time series/export data.
  2. NIVELES PIEZOMÉTRICOS. De la misma manera, con la opción graph/time series, se podrán ver gráficamente cómo evolucionan los niveles piezométricos en los puntos de observación que hayamos introducido. Si queremos llevar los datos a una hoja Excel únicamente habrá que exportarlos con el botón correspondiente.

Fase 4. ESCENARIOS DE SIMULACIÓN

Esta última fase trata de, analizados los resultados obtenidos, plantear distintas hipótesis de explotación de cara a una buena gestión y sostenibilidad de los recursos hídricos.

Por ejemplo, saber qué pasaría:

  1. Si un pozo de abastecimiento explota el doble de lo que lo hace habitualmente: ¿se secaría? ¿habría que reprofundizarlo? O por el contrario ¿lo admitiría? y en este caso ¿durante cuánto tiempo sería posible su explotación?
  2. En un periodo de mínimas precipitaciones con una recarga media muy inferior a la planteada en el modelo conceptual, ¿habría posibilidad de garantizar el suministro?
  3. Si se plantean nuevas extracciones qué afección tendrían a otras explotaciones existentes o las salidas naturales del acuífero.
  4. Si hay una entrada puntual de un contaminante desde superficie, ¿cuál sería su trayectoria? ¿afectaría a pozos de abastecimiento durante su transcurso?

En definitiva, se trata de dar respuesta a un sinfín de escenarios hipotéticos que se nos ocurran para hacer una correcta planificación de explotación de los recursos hídricos subterráneos.

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